一种超宽频带平面波生成系统

本发明涉及微波测量领域，具体涉及一种超宽频带平面波生成系统。

背景技术：

目前，远场，紧缩场，天线阵列式平面波生成器常用于微波测量领域中。远场技术用有较简单的测试结构以及较大的空间范围，能够测量的频率范围较大，低频相对与其它场地能够做到更低，高频也能够做到几十ghz。但是相应的满足远场条件，在测量的时候，探测天线与被测设备之间的距离较远，因此，在使用远场测量时，需要较大的场地，所以需要较高的占地成本和建设成本。紧缩场技术能够较好的等效远场，既能满足远场的测试条件，相对远场也能够大大的减少测试空间，紧缩场增加馈源和反射面系统，使得球面波在较短的距离转换位平面波，但是在频率方面，低频受到反射面大小的限制，无法做到太低，且测量越低的频率，所需的反射面越大，需要较高的经济投入和严苛的工程建设要求。天线阵列式平面波产生器是目前较为创新的一种方法，通过向天线阵面加调相网络，为阵列单元配置不同权值，从而能够较近的距离内将球面波转换为平面波。这样能够将紧缩场中的馈源和反射面替代，进一步降低暗室的尺寸与造价。但是现有的天线阵列式平面波生成器的频率范围和带宽受限于天线单元间距和调相网络价格，一般只支持6ghz以下的带内频段，且上述测试系统需要较高的场地要求，或者测试的频率范围受限。

技术实现要素：

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种在较小的测试场地里，能够完成超宽频带测量的平面波生成系统，这样能够在一个场地里完成更宽频带的测量，降低场地成本和建设成本，可以实现高频段和低频段设备同时测量，提升测试效率。也更方便测试人员的测量。在低频段采用天线阵列式平面波生成器能够降低地面的镜像反射对静区质量影响，提高测试质量。

本发明的构思如下：反射式紧缩场的频率测量范围由反射面的大小及加工精度决定，低频受反射面大小的影响，反射面无法做大，故低频无法做到太低，且在低频时，地面的镜像反射对静区的质量影响较大，测量误差较大；而天线阵列式平面波生成器频率范围和带宽受限于天线单元间距和调相网络价格，一般只支持6ghz以下的带内频段。综合上述缺陷，可以通过将反射式紧缩场和天线阵列式平面波生成器组合，可以满足更宽的频率测量要求。

本发明采用的技术方案为：一种超宽频带平面波生成系统，该系统由一个反射式紧缩场和一个天线阵列式平面波生成器组成，反射式紧缩场和天线阵列式平面波生成器均布置于同一个暗室空间内，暗室的形状可以是标准型，也可以是异形，便于安装天线阵列式平面波生成器，这样能够显著提升暗室空间利用率；反射式紧缩场的反射面可以是旋转抛物面单反射面也可以是多反射面，反射式紧缩场馈源位置可以是正馈或角馈；天线阵列式平面波生成器可以是均匀平面阵也可以是非均匀平面阵。反射式紧缩场和天线阵列式平面波生成器布局可以是反射式紧缩场投影面法线和天线阵列式平面波生成器口面法线互相垂直的，也可以是反射式紧缩场和天线阵列式平面波生成器相互正对的，两种布局方式中，静区中心位置均重合，测量过程中能共用同一个转台系统；紧缩场主要覆盖高频段，天线阵列式平面波生成器主要覆盖低频段。高频段和低频段的划分由反射式紧缩场的反射面尺寸决定，具体划分频率的波长等于反射面投影面积开根号的1/10～1/20。当频率的波长低于划分频率的波长为高频段，当频率的波长高于划分频率的波长为低频段。反射式紧缩场覆盖高频段，直至受反射面形面精度所限达到整个系统的最高工作频率；天线阵列式平面波生成器覆盖低频段，使得本系统能够实现超宽频带平面波生成。天线阵列式平面波生成器口面面积小于等于反射面投影面积的1.5倍，天线阵列式平面波生成器的静区尺寸为反射式紧缩场静区尺寸的0.5～1倍。

反射式紧缩场的反射面在其口面处的投影面中心距离静区中心是反射面投影面积开根号得到长度的1.5～2.5倍；天线阵列式平面波生成器中心距离静区中心是其口面面积开根号得到的长度的1.2～2.5倍。

反射式紧缩场和天线阵列式平面波生成器能够同时工作，工作频率不同，互相不干扰，显著提升测量效率。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)现有的反射式紧缩场低频受限于反射面的大小，无法实现在较低频测量，而现有的天线阵列式平面波生成器系统，受限于天线单元间距和调相网络价格，无法实现高频测量，而本发明能够在较小的场地里，集成反射式紧缩场和天线阵列式平面波生成器，在低频率时使用天线阵列式平面波生成器测量，在高频时使用反射式紧缩场测量。将二者集成在一个暗室空间中，能够提高暗室的利用率。

(2)本发明反射式紧缩场和天线阵列式平面波生成器可以同时测量，当被测设备的频率分别满足低频段和高频段的要求时，高频段采用反射式紧缩场测量，低频段采用天线阵列式平面波生成器测量，由于二者频率不同，两者之间不会产生干扰，可以同时测量高频段设备和低频段设备，与现有技术的单个设备测量相比可以提高测试效率。

(3)本发明的超宽频带平面波生成系统，在测量低频时采用天线阵列式平面波生成器进行测量，天线阵列式平面波生成器能够在较短的距离里产生平面波，能够降低在低频测量时周围环境的镜像反射对静区的影响，提高测试质量。

附图说明

图1为相对式超宽频带平面波生成系统侧面示意图；

图2为垂直式超宽频带平面波生成系统俯视示意图；

图3为超宽频带平面波生成系统位置示意图。

图中附图标记含义，1为屏蔽暗室；2为吸波材料；3为天线阵列式平面波生成器；4为天线阵列式平面波生成器支架；5为反射式紧缩场反射面；6为反射面支架；7为测试馈源；8为馈源支架；9为转台；10为被测设备；11为调相网络；12为测试电脑；13为反射式紧缩场的静区；14为天线阵列式平面波生成器的静区；15为静区中心线位置；16为静区中心平面；17为天线阵列式平面波生成器3在其口面处的投影，18为反射式紧缩场反射面5在反射面口面处投影。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

如图1所示，在一个铺满吸波材料2的屏蔽暗室1中，反射式紧缩场反射面5通过反射面支架6固定在屏蔽暗室中，馈源支架8根据反射式紧缩场采用的角馈或正馈的方式，放在反射面特定位置，测试馈源7固定在馈源支架上，天线阵列式平面波生成器3可通过天线阵列式平面波生成器支架4固定在暗室中，固定位置与反射式紧缩场的反射面正对，需要保证反射式紧缩场的静区13中心和天线阵列式平面波生成器的静区14中心是重合的，调相网络11与天线阵列式平面波生成器的阵列单元相连接，通过测试电脑12连接调相网络11，调整调相网络配置。转台9中心安装在静区中心线位置15处，被测设备10安装在转台上。

如图2所示，在铺满吸波材料2的屏蔽暗室1中，屏蔽暗室可以是异形，便于安装天线阵列式平面波生成器3，更有利于节省空间，增加空间利用率；反射式紧缩场反射面5通过反射面支架6固定在屏蔽暗室1中，馈源支架8根据反射式紧缩场采用的角馈或正馈的方式，放在反射面前方特定位置，测试馈源7固定在馈源支架上，天线阵列式平面波生成器3可通过天线阵列式平面波生成器支架4固定在屏蔽暗室1中，固定位置在反射式紧缩场反射面侧面，反射式紧缩场反射面的投影面法线和天线阵列式平面波生成器口面法线互相垂直，需要保证反射式紧缩场的静区13中心和天线阵列式平面波生成器的静区14中心是重合的，调相网络11与天线阵列式平面波生成器的阵列单元相连接，通过测试电脑12连接调相网络，调整调相网络配置。转台9中心安装在静区中心线位置15处，被测设备10安装在转台上。

如图3所示，以反射式紧缩场反射面与天线阵列式平面波生成器正对情况为实施例。超宽带平面波生成系统放置在屏蔽暗室1内，屏蔽暗室铺满吸波材料2；反射式紧缩场反射面5用反射面支架6安装在屏蔽暗室的一侧，测试馈源7采用的是正馈的方式，用馈源支架8安装在反射面焦点处，天线阵列式平面波生成器3用天线阵列式平面波生成器支架4安装在反射式紧缩场反射面5对面，调相网络11与天线阵列式平面生成器相连，用测试电脑12控制调相网络11。以静区中心o为原点，静区中心平面16所在平面为xoz面，xoy面与地面平行建立直角坐标系。天线阵列式平面波生成器3在其口面处投影17的面积为s1，投影面中心o1与静区中心o的距离为1.5～2.5倍的即oo1距离为反射式紧缩场反射面5在反射面口面处投影18的面积为s2，投影面与坐标系xoz面平行，其投影面中心o2与静区中心o的距离为1.5～2.5倍的即oo2距离为其中s1≤1.5s2。当被测设备10的测试频率对应的波长λ小于等于倍的时，使用反射式紧缩场反射面5进行测量，当被测设备10的测试频率对应的波长λ大于的时，使用天线阵列式平面波生成器3测量，测试用转台9放置在静区中心，反射式紧缩场和天线阵列式平面波采用同一套转台9。当测量多个设备时，若频率分别满足反射式紧缩场和天线阵列式平面波生成器同时测量的条件，因为工作频率不同，二者互不干扰，则多个设备可以同时进行测量，提高测试效率。当天线阵列式平面波安装在反射式紧缩场的反射面侧面如图2所示的情况时也需要满足上面尺寸距离要求。